差壓變送器是一種在各類化工等工業領域非常普遍使用的壓力測量儀表，差壓變送器的工作原理:來自雙側導壓管的差壓直接作用于差壓變送器傳感器雙側隔離膜片上,通過膜片內的密封液傳導至測量元件上,測量元件將測得的差壓信號轉換為與之對應的電信號傳遞給轉換器,經過放大等處理變為標準電信號輸出。
差壓變送器不僅作差壓值的測量，通過對于差壓值的分析與計算，可對于三種物理量測量：
一、測量壓力。直接從管道上接一取壓管，通過差壓變送器與二次表即可測量其壓力。
二、測量流量。通過流量孔板前后的壓差接入差壓變送器與一開方二次表配套即可測出管道中的流量。
三、測量阻力。如要測量進塔與出塔的壓差。分別在進口和出口的地方接一取壓管接入差壓變送器，再與一二次表配套即可測量出其塔阻。
因此隨著社會工業化發展, 石化、鋼鐵自動化水平的不斷提高,差壓變送器的應用范圍越來越廣泛,在生產中遇到的問題也越來越多,加之安裝、使用、維護人員的水平差異,使得出現的問題不能迅速解決,一定程度上影響了生產的正常進行,甚至危及生產安全。因此對現場儀表維護人員的技術水平提出了更高要求。
適合使用差壓變送器的場景：
用于防止管道中的介質直接進入變送器里，感壓膜片與變送器之間靠注滿流體的毛細管連接起來。它用于測量液體、氣體或蒸汽的液位、流量和壓力，然后將其轉變成4～20mA DC信號輸出。
差壓變送器適用于下述幾種測控情況：
●高溫下粘稠介質
●易結晶的介質
●帶有固體顆粒或懸浮物的沉淀性介質
●強腐蝕或劇毒性介質可消除導壓管泄漏污染周圍環境現象的發生；可免去采用隔離液時，因測量信號的不穩定，需要經常補充隔離液的繁瑣工作。
●連續精確測量界面和密度遠傳裝置可避免不同瞬間介質的交混，從而使測量結果真實地反映過程變化的實際情況。
●衛生清潔要求很高的場合如食品、飲料和醫藥工業生產中，不僅要求變送器接觸介質部位符合衛生標準，并且應便于沖洗，以防止不同批量介質的交叉污染。
一、 應用中的故障判斷及分析
差壓變送器在測量過程中,常常會出現一些故障,故障的及時判定分析和處理,對正在進行了生產來說是至關重要的。我們根據日常維護中的經驗,總結歸納了一些判定分析方法和分析流程。
1.1 調查法:回顧故障發生前的打火、冒煙、異味、供電變化、雷擊、潮濕、誤操作、誤維修。
1.2 直觀法:觀察回路的外部損傷、導壓管的泄漏,回路的過熱,供電開關狀態等。
1.3 檢測法:
①斷路檢測:將懷疑有故障的部分與其它部分分開來,查看故障是否消失,如果消失,則確定故障所在,否則可進下步查找,如:智能差壓變送器不能正常Hart遠程通訊,可將電源從表體上斷開,用現場另加電源的方法為變送器通電進行通訊,以查看是否電纜是否疊加約2kHz的電磁信號而干擾通訊。
②短路檢測:在保證安全的情況下,將相關部分回路直接短接,如:差變送器輸出值偏小,可將導壓管斷開,從一次取壓閥外直接將差壓信號直接引到差壓變送器雙側,觀察變送器輸出,以判斷導壓管路的堵、漏的連通性。
③替換檢測:將懷疑有故障的部分更換,判斷故障部位。如:懷疑變送器電路板發生故障,可臨時更換一塊,以確定原因。
④分部檢測:將測量回路分割成幾個部分,如:供電電源、信號輸出、信號變送、信號檢測,按分部分檢查,由簡至繁,由表及里,縮小范圍,找出故障位置。
二、 對幾種典型故障的分析
2.1 導壓管堵塞 以正導壓管堵塞為例來分析導壓管堵塞出現的故障現象。在儀表維護中,由于差壓變送器導壓管排放不及時,或介質臟、粘等原因,容易發生正負導壓管堵塞現象,其表現特征為:變送器輸出下降、上升或不變。
當流量增加時,對變送器(變送器本身進行輸出信號開方)輸出的影響:
設原流量為F1,P1=P1+-P1-,F’1=K,F’1為變化前的變送器輸出值,
設增加后的流量為F2,(即:F2>F1),P2=P2+-P2-,F’2=K,F’2為流量增加后的變送器輸出值。
由于正壓管堵塞,則當實際流量分別為F1、F2時,P1+=P2+; 當流量增加時,P2-出現如下變化:因為實際流量增加為F2,則與原流量F1時相比,管道內的靜壓力也相應增加,設增加值為P0,同時P2-因管道中流體流速的增加而產生的靜壓減小,減小值為P0',此時P2-與P1-的關系為:
P2-=P1-+P0-P0' 則:P2=P2+-P2-=P1+-(P1-+P0-P0')=P1+(P0'-P0) 則:F’現=K=K 這樣:當P0=P0'時 則:F’2=K=K F’2=F’1變送器輸出不變。
當P0>P0'時 則:F’2=K=K,F’2 當P0F’1,變送器輸出變小。
當流量減小時,對變送器(變送器本身進行輸出信號開方)輸出的影響。
設原流量為F1,P1=P1+-P1-,F’1=K,F’1為變化前的變送器輸出值。
設減小后的流量為F2,(即:F2>F1),P2=P2+-P2-,F’2=K,F’2為流量減小后的變送器輸出值。
由于正壓管堵塞,則當實際流量分別為F1、F1時,P1+=P2+;
當實際流量由F1減小到F2時,管道中的靜壓也相應的降低,設降低值為P0;同時,當實際流量下降至F2時,P2-值也要因為管內流體流速的降低而升高,設升高值為P0’。
此時,P2-與P1-的關系為:- P2-=P1--P0+P0’ P2=P2+-P2-=P1+-(P1--P0+P0’)=P1+(P0-P0’) F’2=K=K 這樣:當P0=P0'時 則:F’2=K=K F’2=F’2變送器輸出不變; 當P0>P0'時 則:F’2=K=K,F’2>F’1,變送器輸出變大;當P0
一般情況下,導壓管的堵原因主要是由于測量導壓管不定期排污或測量介質粘稠、帶顆粒物等原因造成。
2.2 導壓管泄漏 以正導壓管泄漏來分析導壓管泄漏出現的故障現象。某加熱爐儀表控制閥用凈化風總管線的流量測量方式為:節流孔板+差壓變送器。裝置生產正常時的用風流量基本是穩定的,但在后期的生產過程中發現用風流量比正常值下降了很多。
經過檢查,二次儀表(DCS)組態及電信號回路工作正常,變送器送檢定室標定正常,于是懷疑問題出現出導壓上,經過檢查,由于正導壓管焊接不好造成泄漏所至,經過補焊堵漏后,流量測量恢復正常。
下面我們分析正導壓管泄漏時反映出的故障現象。
正導壓管泄漏的現象是:變送器輸出下降、上升及不變
分析:當流量上升時,對變送器(變送器本身進行輸出信號開方)輸出的影響 設原流量為F1,P1=P1+-P1-,F’1=K,F’1為變化前的變送器輸出值,
設增加后的實際流量為F2,(即:F2>F1),F’2=K,F’2為流量增加后的變送器輸出值。
因流量增加,管道靜壓增加為P0,隨著流速的增大,實際壓管靜壓減小為P0',正壓管泄漏降壓下降為Ps 則:P2+=P1++P0-Ps,P2-=P1-+P0-P0' P2=P2+-P2-=P1+(P0'-Ps)
那么當:P0'=Ps正壓導管泄漏,而流量上升時,變送器輸出不變
當:P0'>Ps正壓導管泄漏,而流量上升時,變送器輸出增加
當:P0' 當流量下降時,對變送器(變送器本身進行輸出信號開方)輸出的影響設下降后的實際流量為F2,即:F2 則:P2+=P1+-P0-Ps,P2-=P1--P0+P0' P2=P2+-P2-=P1-(Ps+P0’) F’2=K=K 即:當流量下降時,變送器輸出總是小于實際流量。
實際上,當泄漏量非常小的時候,由于種種原因,工藝操作或儀表維修護人員很難發現,只有當泄漏量大,所測流量與實際流量相比有較大誤差時才會發現,這時即使是實際流量上升。
以上我們探討了差壓變送器的安裝方法、注意事項及差壓變送器測量回路故障的診斷,實際上,由于壓力變送器與差壓變送器測量應用上的相通性原因,本文中有些方法也同樣適用于壓力變送器的安裝和故障診斷
